Энергия активации в элементарных реакциях, минимальная энергия реагентов (атомов, молекул и других частиц), достаточная для того, чтобы они вступили в хим. реакцию, т. е. для преодоления барьера на поверхности потенциальной энергии, отделяющего реагенты от продуктов реакции.
Потенциальный барьер - максимум потенциальной энергии, через который должна пройти система в ходе элементарного акта химического превращения. Высота потенциального барьера для любого пути, проходящего через переходное состояние, равна потенциальной энергии в переходном состоянии. Если в сложной реакции, состоящей из последовательных и параллельных элементарных реакций, имеется лимитирующая элементарная реакция (реакция с максимальным характерным временем), то ее энергия активации является и энергией активации сложной реакции. В макроскопической химической кинетике энергия активации - энергетический параметр Еа, входящий в Аррениуса уравнение. где к - константа скорости. А - предэкспоненциальный множитель (постоянная или слабо зависящая от температуры величина); k - константа Больцмана; Т - абсолютная температура. График зависимости lnk от 1/kT (аррениусов график) - прямая линия. Наблюдаемая энергия активации вычисляется из тангенса угла наклона этой прямой. В общем случае сложных реакций параметр Еа в уравнении Аррениуса является функцией энергии активации отдельных стадий, и определяемая энергия активации называется эффективной (эмпирической, кажущейся).
Любой процесс, сопровождающийся каким-либо изменением энергии, является экзотермическим в одном направлении и эндотермическим в другом. Энергия активации экзотермического и эндотермического направлений реакции, обозначаемые соотв.
и , связаны
соотношением:
где Q - .теплота реакции при Т=
0.
Качественная одномерная геометрическая иллюстрация связи энергии активации с высотой потенциального барьера и теплотой реакции представлена на рис., где q -координата реакции ; Е1 иЕ2 - уровни энергии соответственно основного состояния реагентов и продуктов реакции.
Энергетич. схема элементарной реакции.
Для реакций рекомбинации свободных радикалов (в том числе и атомов), а также для широкого класса экзотермических ионно-молекулярных реакций энергия активации равна нулю или очень мала по сравнению с типичными значениями энергий хим. связей Есв. Для реакций, сопровождающихся одновременно разрывом одних и образованием других химических связей,
составляет обычно от сотых до десятых долей Есв, если среди реагентов есть свободные радикалы, и сравнима с Есв , если
реагенты - химически насыщенные молекулы. может быть аномально большой (например, больше энергии возбуждения атомаЕ*)
в реакциях тушения электронного возбуждения при столкновениях атомов: А + А А + А, если точка пересечения термов реагентов и продуктов реакции расположена высоко по сравнению с Е* или термы не пересекаются.
Известны эмпирические корреляции, устанавливающие приближенную связь между Еаи Q для однотипных реакций, например правило Поляни-Семенова:
где Е0и - константы. Теоретические расчеты Еапроизводятся приближенными методами квантовой химии. Точные последовательные квантовомеханические вычисления выполнены пока для систем, содержащих не более 3 электронов. например для 3 атомов водорода.
Для придания системе необходимой энергии активации используют нагревание, действие электромагнитного излучения и другое, а также вводят катализаторы. направляющие химические реакции по пути с меньшей энергией активации.
Лит.: Кондратьев В. Н., Никитин Е. Е., Тальрозе В. Л., в кн.: Низкотемпературная плазма, М., 1967, с. 13-34; Термические бимолекулярные реакции в газах, М., 1976; Кузнецов Н.М., Савров С.Д., "Химическая физика", 1990, т. 9, № 3, с. 356-69.
где к - 
и 
, связаны
соотношением: 
составляет обычно от сотых до десятых долей Есв, если среди реагентов есть свободные радикалы, и сравнима с Есв , если
реагенты - химически насыщенные молекулы. 
может быть аномально большой (например, больше энергии возбуждения 
А + А, если точка пересечения термов реагентов и продуктов реакции расположена высоко по сравнению с Е* или термы не пересекаются.
- константы. Теоретические расчеты Еа производятся приближенными методами